枣树修剪机械臂动态特性分析与性能试验

来源：石河子大学学报·自然科学版杂志2022年第2期北京时间：

作者：黄勇, 张斌, 王磊, 付威, 沈从举, 尹成海

单位：1 石河子大学机械电气工程学院,新疆 石河子 832003; <br/>2 海南大学机电工程学院,海南 海口 570228; <br/>3 新疆农垦科学院,新疆 石河子 832000

摘要：针对枣树修剪机械臂在修剪过程中存在抖动现象,导致机器受损、操作过程受影响,以及修剪不精确等问题,本文以链式修剪机械臂为研究对象,采用动力学分析与仿真分析相结合的方法对其运动特性进行模态分析和谐响应分析,获得机械臂前六阶固有频率主要在19.605~98.458Hz之间,其最大振动区域位于机械臂小臂末端位置处;机械臂在低频下的受迫振动较明显,当固有频率为90Hz时,小臂末端位置处沿Y方向位移达到最大值4.5357mm,易发生共振现象。为了考察机械手运动的稳定性是否满足要求,对样机进行了性能试验,结果表明:机械手在运动过程中存在轻微振动,但运动轨迹整体趋势平滑,没有明显突变现象,修正自由度的判定系数R2adjusted分别为0.98与0.99实际轨迹与预期的运动轨迹高度拟合,满足机械手运动平稳性性能要求。本研究可以为红枣修剪机器人的设计和优化提供了理论依据和技术支撑。

关键词：枣树修剪,机械臂,仿真分析,动态特性,性能试验

基金资助：国家自然科学基金(51765058),兵团区域创新引导计划(2021BB020),新疆兵团科技创新人才计划(2020CB008)